New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
zdftke.F90 in branches/2017/dev_merge_2017/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF – NEMO

source: branches/2017/dev_merge_2017/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF/zdftke.F90 @ 9440

Last change on this file since 9440 was 9440, checked in by acc, 6 years ago

Branch 2017/dev_merge_2017. Reorganisation of nemogcm.F90 and mppini.F90. Stage 5: Enhancement to prtctl and suppression of overlap option; see ticket #2070

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 43.4 KB
RevLine 
[1531]1MODULE zdftke
[1239]2   !!======================================================================
[1531]3   !!                       ***  MODULE  zdftke  ***
[1239]4   !! Ocean physics:  vertical mixing coefficient computed from the tke
5   !!                 turbulent closure parameterization
6   !!=====================================================================
[1492]7   !! History :  OPA  !  1991-03  (b. blanke)  Original code
8   !!            7.0  !  1991-11  (G. Madec)   bug fix
9   !!            7.1  !  1992-10  (G. Madec)   new mixing length and eav
10   !!            7.2  !  1993-03  (M. Guyon)   symetrical conditions
11   !!            7.3  !  1994-08  (G. Madec, M. Imbard)  nn_pdl flag
12   !!            7.5  !  1996-01  (G. Madec)   s-coordinates
13   !!            8.0  !  1997-07  (G. Madec)   lbc
14   !!            8.1  !  1999-01  (E. Stretta) new option for the mixing length
15   !!  NEMO      1.0  !  2002-06  (G. Madec) add tke_init routine
16   !!             -   !  2004-10  (C. Ethe )  1D configuration
17   !!            2.0  !  2006-07  (S. Masson)  distributed restart using iom
18   !!            3.0  !  2008-05  (C. Ethe,  G.Madec) : update TKE physics:
19   !!                 !           - tke penetration (wind steering)
20   !!                 !           - suface condition for tke & mixing length
21   !!                 !           - Langmuir cells
22   !!             -   !  2008-05  (J.-M. Molines, G. Madec)  2D form of avtb
23   !!             -   !  2008-06  (G. Madec)  style + DOCTOR name for namelist parameters
24   !!             -   !  2008-12  (G. Reffray) stable discretization of the production term
25   !!            3.2  !  2009-06  (G. Madec, S. Masson) TKE restart compatible with key_cpl
26   !!                 !                                + cleaning of the parameters + bugs correction
[2528]27   !!            3.3  !  2010-10  (C. Ethe, G. Madec) reorganisation of initialisation phase
[5120]28   !!            3.6  !  2014-11  (P. Mathiot) add ice shelf capability
[9019]29   !!            4.0  !  2017-04  (G. Madec)  remove CPP ddm key & avm at t-point only
30   !!             -   !  2017-05  (G. Madec)  add top/bottom friction as boundary condition (ln_drg)
[1239]31   !!----------------------------------------------------------------------
[9019]32
[1239]33   !!----------------------------------------------------------------------
[3625]34   !!   zdf_tke       : update momentum and tracer Kz from a tke scheme
35   !!   tke_tke       : tke time stepping: update tke at now time step (en)
36   !!   tke_avn       : compute mixing length scale and deduce avm and avt
37   !!   zdf_tke_init  : initialization, namelist read, and parameters control
38   !!   tke_rst       : read/write tke restart in ocean restart file
[1239]39   !!----------------------------------------------------------------------
[2528]40   USE oce            ! ocean: dynamics and active tracers variables
41   USE phycst         ! physical constants
42   USE dom_oce        ! domain: ocean
43   USE domvvl         ! domain: variable volume layer
[1492]44   USE sbc_oce        ! surface boundary condition: ocean
[9019]45   USE zdfdrg         ! vertical physics: top/bottom drag coef.
[2528]46   USE zdfmxl         ! vertical physics: mixed layer
[9019]47   !
[1492]48   USE in_out_manager ! I/O manager
49   USE iom            ! I/O manager library
[2715]50   USE lib_mpp        ! MPP library
[9019]51   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
52   USE prtctl         ! Print control
[3625]53   USE lib_fortran    ! Fortran utilities (allows no signed zero when 'key_nosignedzero' defined) 
[1239]54
55   IMPLICIT NONE
56   PRIVATE
57
[2528]58   PUBLIC   zdf_tke        ! routine called in step module
59   PUBLIC   zdf_tke_init   ! routine called in opa module
60   PUBLIC   tke_rst        ! routine called in step module
[1239]61
[4147]62   !                      !!** Namelist  namzdf_tke  **
63   LOGICAL  ::   ln_mxl0   ! mixing length scale surface value as function of wind stress or not
64   INTEGER  ::   nn_mxl    ! type of mixing length (=0/1/2/3)
65   REAL(wp) ::   rn_mxl0   ! surface  min value of mixing length (kappa*z_o=0.4*0.1 m)  [m]
66   INTEGER  ::   nn_pdl    ! Prandtl number or not (ratio avt/avm) (=0/1)
67   REAL(wp) ::   rn_ediff  ! coefficient for avt: avt=rn_ediff*mxl*sqrt(e)
68   REAL(wp) ::   rn_ediss  ! coefficient of the Kolmogoroff dissipation
69   REAL(wp) ::   rn_ebb    ! coefficient of the surface input of tke
70   REAL(wp) ::   rn_emin   ! minimum value of tke           [m2/s2]
71   REAL(wp) ::   rn_emin0  ! surface minimum value of tke   [m2/s2]
72   REAL(wp) ::   rn_bshear ! background shear (>0) currently a numerical threshold (do not change it)
[9019]73   LOGICAL  ::   ln_drg    ! top/bottom friction forcing flag
[4147]74   INTEGER  ::   nn_etau   ! type of depth penetration of surface tke (=0/1/2/3)
[9019]75   INTEGER  ::      nn_htau   ! type of tke profile of penetration (=0/1)
76   REAL(wp) ::      rn_efr    ! fraction of TKE surface value which penetrates in the ocean
[4147]77   LOGICAL  ::   ln_lc     ! Langmuir cells (LC) as a source term of TKE or not
[9019]78   REAL(wp) ::      rn_lc     ! coef to compute vertical velocity of Langmuir cells
[1239]79
[4147]80   REAL(wp) ::   ri_cri    ! critic Richardson number (deduced from rn_ediff and rn_ediss values)
81   REAL(wp) ::   rmxl_min  ! minimum mixing length value (deduced from rn_ediff and rn_emin values)  [m]
[2528]82   REAL(wp) ::   rhftau_add = 1.e-3_wp     ! add offset   applied to HF part of taum  (nn_etau=3)
83   REAL(wp) ::   rhftau_scl = 1.0_wp       ! scale factor applied to HF part of taum  (nn_etau=3)
[1239]84
[9019]85   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   htau    ! depth of tke penetration (nn_htau)
86   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dissl   ! now mixing lenght of dissipation
87   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   apdlr   ! now mixing lenght of dissipation
[1492]88
[1239]89   !! * Substitutions
90#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
91   !!----------------------------------------------------------------------
[5836]92   !! NEMO/OPA 3.7 , NEMO Consortium (2015)
[2528]93   !! $Id$
94   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
[1239]95   !!----------------------------------------------------------------------
96CONTAINS
97
[2715]98   INTEGER FUNCTION zdf_tke_alloc()
99      !!----------------------------------------------------------------------
100      !!                ***  FUNCTION zdf_tke_alloc  ***
101      !!----------------------------------------------------------------------
[9019]102      ALLOCATE( htau(jpi,jpj) , dissl(jpi,jpj,jpk) , apdlr(jpi,jpj,jpk) ,   STAT= zdf_tke_alloc )
103      !
[2715]104      IF( lk_mpp             )   CALL mpp_sum ( zdf_tke_alloc )
105      IF( zdf_tke_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('zdf_tke_alloc: failed to allocate arrays')
106      !
107   END FUNCTION zdf_tke_alloc
108
109
[9019]110   SUBROUTINE zdf_tke( kt, p_sh2, p_avm, p_avt )
[1239]111      !!----------------------------------------------------------------------
[1531]112      !!                   ***  ROUTINE zdf_tke  ***
[1239]113      !!
114      !! ** Purpose :   Compute the vertical eddy viscosity and diffusivity
[1492]115      !!              coefficients using a turbulent closure scheme (TKE).
[1239]116      !!
[1492]117      !! ** Method  :   The time evolution of the turbulent kinetic energy (tke)
118      !!              is computed from a prognostic equation :
119      !!         d(en)/dt = avm (d(u)/dz)**2             ! shear production
120      !!                  + d( avm d(en)/dz )/dz         ! diffusion of tke
121      !!                  + avt N^2                      ! stratif. destruc.
122      !!                  - rn_ediss / emxl en**(2/3)    ! Kolmogoroff dissipation
[1239]123      !!      with the boundary conditions:
[1695]124      !!         surface: en = max( rn_emin0, rn_ebb * taum )
[1239]125      !!         bottom : en = rn_emin
[1492]126      !!      The associated critical Richardson number is: ri_cri = 2/(2+rn_ediss/rn_ediff)
127      !!
128      !!        The now Turbulent kinetic energy is computed using the following
129      !!      time stepping: implicit for vertical diffusion term, linearized semi
130      !!      implicit for kolmogoroff dissipation term, and explicit forward for
131      !!      both buoyancy and shear production terms. Therefore a tridiagonal
132      !!      linear system is solved. Note that buoyancy and shear terms are
133      !!      discretized in a energy conserving form (Bruchard 2002).
134      !!
135      !!        The dissipative and mixing length scale are computed from en and
136      !!      the stratification (see tke_avn)
137      !!
138      !!        The now vertical eddy vicosity and diffusivity coefficients are
139      !!      given by:
140      !!              avm = max( avtb, rn_ediff * zmxlm * en^1/2 )
141      !!              avt = max( avmb, pdl * avm                 ) 
[1239]142      !!              eav = max( avmb, avm )
[1492]143      !!      where pdl, the inverse of the Prandtl number is 1 if nn_pdl=0 and
144      !!      given by an empirical funtion of the localRichardson number if nn_pdl=1
[1239]145      !!
146      !! ** Action  :   compute en (now turbulent kinetic energy)
[9019]147      !!                update avt, avm (before vertical eddy coef.)
[1239]148      !!
149      !! References : Gaspar et al., JGR, 1990,
150      !!              Blanke and Delecluse, JPO, 1991
151      !!              Mellor and Blumberg, JPO 2004
152      !!              Axell, JGR, 2002
[1492]153      !!              Bruchard OM 2002
[1239]154      !!----------------------------------------------------------------------
[9019]155      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   kt             ! ocean time step
156      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   p_sh2          ! shear production term
157      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   p_avm, p_avt   !  momentum and tracer Kz (w-points)
[1492]158      !!----------------------------------------------------------------------
[1481]159      !
[9019]160      CALL tke_tke( gdepw_n, e3t_n, e3w_n, p_sh2, p_avm, p_avt )   ! now tke (en)
[5656]161      !
[9019]162      CALL tke_avn( gdepw_n, e3t_n, e3w_n,        p_avm, p_avt )   ! now avt, avm, dissl
[3632]163      !
[5656]164  END SUBROUTINE zdf_tke
[1239]165
[1492]166
[9019]167   SUBROUTINE tke_tke( pdepw, p_e3t, p_e3w, p_sh2, p_avm, p_avt )
[1239]168      !!----------------------------------------------------------------------
[1492]169      !!                   ***  ROUTINE tke_tke  ***
170      !!
171      !! ** Purpose :   Compute the now Turbulente Kinetic Energy (TKE)
172      !!
173      !! ** Method  : - TKE surface boundary condition
[2528]174      !!              - source term due to Langmuir cells (Axell JGR 2002) (ln_lc=T)
[9019]175      !!              - source term due to shear (= Kz dz[Ub] * dz[Un] )
[1492]176      !!              - Now TKE : resolution of the TKE equation by inverting
177      !!                a tridiagonal linear system by a "methode de chasse"
178      !!              - increase TKE due to surface and internal wave breaking
[9019]179      !!             NB: when sea-ice is present, both LC parameterization
180      !!                 and TKE penetration are turned off when the ice fraction
181      !!                 is smaller than 0.25
[1492]182      !!
183      !! ** Action  : - en : now turbulent kinetic energy)
[1239]184      !! ---------------------------------------------------------------------
[9019]185      USE zdf_oce , ONLY : en   ! ocean vertical physics
186      !!
187      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) , INTENT(in   ) ::   pdepw          ! depth of w-points
188      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) , INTENT(in   ) ::   p_e3t, p_e3w   ! level thickness (t- & w-points)
189      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) , INTENT(in   ) ::   p_sh2          ! shear production term
190      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) , INTENT(in   ) ::   p_avm, p_avt   ! vertical eddy viscosity & diffusivity (w-points)
191      !
192      INTEGER ::   ji, jj, jk              ! dummy loop arguments
193      REAL(wp) ::   zetop, zebot, zmsku, zmskv ! local scalars
194      REAL(wp) ::   zrhoa  = 1.22              ! Air density kg/m3
195      REAL(wp) ::   zcdrag = 1.5e-3            ! drag coefficient
196      REAL(wp) ::   zbbrau, zri                ! local scalars
197      REAL(wp) ::   zfact1, zfact2, zfact3     !   -         -
198      REAL(wp) ::   ztx2  , zty2  , zcof       !   -         -
199      REAL(wp) ::   ztau  , zdif               !   -         -
200      REAL(wp) ::   zus   , zwlc  , zind       !   -         -
201      REAL(wp) ::   zzd_up, zzd_lw             !   -         -
202      INTEGER , DIMENSION(jpi,jpj)     ::   imlc
203      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zhlc
204      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zpelc, zdiag, zd_up, zd_lw
[1239]205      !!--------------------------------------------------------------------
[1492]206      !
[1695]207      zbbrau = rn_ebb / rau0       ! Local constant initialisation
[2528]208      zfact1 = -.5_wp * rdt 
209      zfact2 = 1.5_wp * rdt * rn_ediss
210      zfact3 = 0.5_wp       * rn_ediss
[1492]211      !
212      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[9019]213      !                     !  Surface/top/bottom boundary condition on tke
[1492]214      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[9019]215     
216      DO jj = 2, jpjm1            ! en(1)   = rn_ebb taum / rau0  (min value rn_emin0)
217         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
218            en(ji,jj,1) = MAX( rn_emin0, zbbrau * taum(ji,jj) ) * tmask(ji,jj,1)
219         END DO
220      END DO
[5120]221      IF ( ln_isfcav ) THEN
222         DO jj = 2, jpjm1            ! en(mikt(ji,jj))   = rn_emin
223            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[5836]224               en(ji,jj,mikt(ji,jj)) = rn_emin * tmask(ji,jj,1)
[5120]225            END DO
226         END DO
[9019]227      ENDIF
228      !
[1492]229      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
230      !                     !  Bottom boundary condition on tke
231      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[1719]232      !
[9019]233      !   en(bot)   = (ebb0/rau0)*0.5*sqrt(u_botfr^2+v_botfr^2) (min value rn_emin)
234      ! where ebb0 does not includes surface wave enhancement (i.e. ebb0=3.75)
235      ! Note that stress averaged is done using an wet-only calculation of u and v at t-point like in zdfsh2
[1492]236      !
[9019]237      IF( ln_drg ) THEN       !== friction used as top/bottom boundary condition on TKE
238         !
239         DO jj = 2, jpjm1           ! bottom friction
240            DO ji = fs_2, fs_jpim1     ! vector opt.
241               zmsku = ( 2. - umask(ji-1,jj,mbkt(ji,jj)) * umask(ji,jj,mbkt(ji,jj)) )
242               zmskv = ( 2. - vmask(ji,jj-1,mbkt(ji,jj)) * vmask(ji,jj,mbkt(ji,jj)) )
243               !                       ! where 0.001875 = (rn_ebb0/rau0) * 0.5 = 3.75*0.5/1000. (CAUTION CdU<0)
244               zebot = - 0.001875_wp * rCdU_bot(ji,jj) * SQRT(  ( zmsku*( ub(ji,jj,mbkt(ji,jj))+ub(ji-1,jj,mbkt(ji,jj)) ) )**2  &
245                  &                                           + ( zmskv*( vb(ji,jj,mbkt(ji,jj))+vb(ji,jj-1,mbkt(ji,jj)) ) )**2  )
246               en(ji,jj,mbkt(ji,jj)+1) = MAX( zebot, rn_emin ) * ssmask(ji,jj)
247            END DO
248         END DO
249         IF( ln_isfcav ) THEN       ! top friction
250            DO jj = 2, jpjm1
251               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
252                  zmsku = ( 2. - umask(ji-1,jj,mikt(ji,jj)) * umask(ji,jj,mikt(ji,jj)) )
253                  zmskv = ( 2. - vmask(ji,jj-1,mikt(ji,jj)) * vmask(ji,jj,mikt(ji,jj)) )
254                  !                             ! where 0.001875 = (rn_ebb0/rau0) * 0.5 = 3.75*0.5/1000.  (CAUTION CdU<0)
255                  zetop = - 0.001875_wp * rCdU_top(ji,jj) * SQRT(  ( zmsku*( ub(ji,jj,mikt(ji,jj))+ub(ji-1,jj,mikt(ji,jj)) ) )**2  &
256                     &                                           + ( zmskv*( vb(ji,jj,mikt(ji,jj))+vb(ji,jj-1,mikt(ji,jj)) ) )**2  )
257                  en(ji,jj,mikt(ji,jj)) = MAX( zetop, rn_emin ) * (1._wp - tmask(ji,jj,1))   ! masked at ocean surface
258               END DO
259            END DO
260         ENDIF
261         !
262      ENDIF
263      !
[1492]264      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[9019]265      IF( ln_lc ) THEN      !  Langmuir circulation source term added to tke   !   (Axell JGR 2002)
[1492]266         !                  !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
[1239]267         !
[1492]268         !                        !* total energy produce by LC : cumulative sum over jk
[9019]269         zpelc(:,:,1) =  MAX( rn2b(:,:,1), 0._wp ) * pdepw(:,:,1) * p_e3w(:,:,1)
[1239]270         DO jk = 2, jpk
[9019]271            zpelc(:,:,jk)  = zpelc(:,:,jk-1) + MAX( rn2b(:,:,jk), 0._wp ) * pdepw(:,:,jk) * p_e3w(:,:,jk)
[1239]272         END DO
[1492]273         !                        !* finite Langmuir Circulation depth
[1705]274         zcof = 0.5 * 0.016 * 0.016 / ( zrhoa * zcdrag )
[7753]275         imlc(:,:) = mbkt(:,:) + 1       ! Initialization to the number of w ocean point (=2 over land)
[1239]276         DO jk = jpkm1, 2, -1
[1492]277            DO jj = 1, jpj               ! Last w-level at which zpelc>=0.5*us*us
278               DO ji = 1, jpi            !      with us=0.016*wind(starting from jpk-1)
[1705]279                  zus  = zcof * taum(ji,jj)
[1239]280                  IF( zpelc(ji,jj,jk) > zus )   imlc(ji,jj) = jk
281               END DO
282            END DO
283         END DO
[1492]284         !                               ! finite LC depth
285         DO jj = 1, jpj 
[1239]286            DO ji = 1, jpi
[9019]287               zhlc(ji,jj) = pdepw(ji,jj,imlc(ji,jj))
[1239]288            END DO
289         END DO
[1705]290         zcof = 0.016 / SQRT( zrhoa * zcdrag )
[1492]291         DO jk = 2, jpkm1         !* TKE Langmuir circulation source term added to en
[1239]292            DO jj = 2, jpjm1
293               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[1705]294                  zus  = zcof * SQRT( taum(ji,jj) )           ! Stokes drift
[1492]295                  !                                           ! vertical velocity due to LC
[9019]296                  zind = 0.5 - SIGN( 0.5, pdepw(ji,jj,jk) - zhlc(ji,jj) )
297                  zwlc = zind * rn_lc * zus * SIN( rpi * pdepw(ji,jj,jk) / zhlc(ji,jj) )
[1492]298                  !                                           ! TKE Langmuir circulation source term
[9019]299                  en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rdt * MAX(0.,1._wp - 4.*fr_i(ji,jj) ) * ( zwlc * zwlc * zwlc )   &
[9190]300                     &                              / zhlc(ji,jj) * wmask(ji,jj,jk)
301!!gm                     &                          / zhlc(ji,jj) * wmask(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,1)
[1239]302               END DO
303            END DO
304         END DO
305         !
306      ENDIF
[1492]307      !
308      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
309      !                     !  Now Turbulent kinetic energy (output in en)
310      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
311      !                     ! Resolution of a tridiagonal linear system by a "methode de chasse"
312      !                     ! computation from level 2 to jpkm1  (e(1) already computed and e(jpk)=0 ).
313      !                     ! zdiag : diagonal zd_up : upper diagonal zd_lw : lower diagonal
314      !
[9019]315      IF( nn_pdl == 1 ) THEN      !* Prandtl number = F( Ri )
[5656]316         DO jk = 2, jpkm1
317            DO jj = 2, jpjm1
[9019]318               DO ji = 2, jpim1
319                  !                             ! local Richardson number
320                  zri = MAX( rn2b(ji,jj,jk), 0._wp ) * p_avm(ji,jj,jk) / ( p_sh2(ji,jj,jk) + rn_bshear )
321                  !                             ! inverse of Prandtl number
[5656]322                  apdlr(ji,jj,jk) = MAX(  0.1_wp,  ri_cri / MAX( ri_cri , zri )  )
323               END DO
324            END DO
325         END DO
326      ENDIF
[5836]327      !         
[5120]328      DO jk = 2, jpkm1           !* Matrix and right hand side in en
329         DO jj = 2, jpjm1
330            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[1492]331               zcof   = zfact1 * tmask(ji,jj,jk)
[9019]332               !                                   ! A minimum of 2.e-5 m2/s is imposed on TKE vertical
333               !                                   ! eddy coefficient (ensure numerical stability)
334               zzd_up = zcof * MAX(  p_avm(ji,jj,jk+1) + p_avm(ji,jj,jk  ) , 2.e-5_wp  )   &  ! upper diagonal
335                  &          /    (  p_e3t(ji,jj,jk  ) * p_e3w(ji,jj,jk  )  )
336               zzd_lw = zcof * MAX(  p_avm(ji,jj,jk  ) + p_avm(ji,jj,jk-1) , 2.e-5_wp  )   &  ! lower diagonal
337                  &          /    (  p_e3t(ji,jj,jk-1) * p_e3w(ji,jj,jk  )  )
[5656]338               !
[1492]339               zd_up(ji,jj,jk) = zzd_up            ! Matrix (zdiag, zd_up, zd_lw)
340               zd_lw(ji,jj,jk) = zzd_lw
[9019]341               zdiag(ji,jj,jk) = 1._wp - zzd_lw - zzd_up + zfact2 * dissl(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk)
[1239]342               !
[1492]343               !                                   ! right hand side in en
[9019]344               en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rdt * (  p_sh2(ji,jj,jk)                          &   ! shear
345                  &                                 - p_avt(ji,jj,jk) * rn2(ji,jj,jk)          &   ! stratification
346                  &                                 + zfact3 * dissl(ji,jj,jk) * en(ji,jj,jk)  &   ! dissipation
347                  &                                ) * wmask(ji,jj,jk)
[1239]348            END DO
[5120]349         END DO
350      END DO
351      !                          !* Matrix inversion from level 2 (tke prescribed at level 1)
352      DO jk = 3, jpkm1                             ! First recurrence : Dk = Dk - Lk * Uk-1 / Dk-1
353         DO jj = 2, jpjm1
354            DO ji = fs_2, fs_jpim1    ! vector opt.
[1492]355               zdiag(ji,jj,jk) = zdiag(ji,jj,jk) - zd_lw(ji,jj,jk) * zd_up(ji,jj,jk-1) / zdiag(ji,jj,jk-1)
[1239]356            END DO
[5120]357         END DO
358      END DO
[5836]359      DO jj = 2, jpjm1                             ! Second recurrence : Lk = RHSk - Lk / Dk-1 * Lk-1
[5120]360         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
361            zd_lw(ji,jj,2) = en(ji,jj,2) - zd_lw(ji,jj,2) * en(ji,jj,1)    ! Surface boudary conditions on tke
362         END DO
363      END DO
364      DO jk = 3, jpkm1
365         DO jj = 2, jpjm1
366            DO ji = fs_2, fs_jpim1    ! vector opt.
[1492]367               zd_lw(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) - zd_lw(ji,jj,jk) / zdiag(ji,jj,jk-1) *zd_lw(ji,jj,jk-1)
[1239]368            END DO
[5120]369         END DO
370      END DO
[5836]371      DO jj = 2, jpjm1                             ! thrid recurrence : Ek = ( Lk - Uk * Ek+1 ) / Dk
[5120]372         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[1492]373            en(ji,jj,jpkm1) = zd_lw(ji,jj,jpkm1) / zdiag(ji,jj,jpkm1)
[5120]374         END DO
375      END DO
376      DO jk = jpk-2, 2, -1
377         DO jj = 2, jpjm1
378            DO ji = fs_2, fs_jpim1    ! vector opt.
[1492]379               en(ji,jj,jk) = ( zd_lw(ji,jj,jk) - zd_up(ji,jj,jk) * en(ji,jj,jk+1) ) / zdiag(ji,jj,jk)
[1239]380            END DO
[5120]381         END DO
382      END DO
383      DO jk = 2, jpkm1                             ! set the minimum value of tke
384         DO jj = 2, jpjm1
385            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
386               en(ji,jj,jk) = MAX( en(ji,jj,jk), rn_emin ) * wmask(ji,jj,jk)
[1239]387            END DO
388         END DO
389      END DO
[9019]390      !
[1492]391      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
392      !                            !  TKE due to surface and internal wave breaking
393      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[6140]394!!gm BUG : in the exp  remove the depth of ssh !!!
[9019]395!!gm       i.e. use gde3w in argument (pdepw)
[6140]396     
397     
[2528]398      IF( nn_etau == 1 ) THEN           !* penetration below the mixed layer (rn_efr fraction)
[1492]399         DO jk = 2, jpkm1
[1239]400            DO jj = 2, jpjm1
401               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[9019]402                  en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rn_efr * en(ji,jj,1) * EXP( -pdepw(ji,jj,jk) / htau(ji,jj) )   &
[9190]403                     &                                 * MAX(0.,1._wp - 4.*fr_i(ji,jj) )  * wmask(ji,jj,jk)
404!!gm                     &                             * MAX(0.,1._wp - 4.*fr_i(ji,jj) )  * wmask(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,1)
405!!gm    multiplication by surface tmask useless (already includes in MAX( 0, 1-4*fr_i )
[1239]406               END DO
407            END DO
[1492]408         END DO
[2528]409      ELSEIF( nn_etau == 2 ) THEN       !* act only at the base of the mixed layer (jk=nmln)  (rn_efr fraction)
[1492]410         DO jj = 2, jpjm1
411            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
412               jk = nmln(ji,jj)
[9019]413               en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rn_efr * en(ji,jj,1) * EXP( -pdepw(ji,jj,jk) / htau(ji,jj) )   &
[9190]414                  &                                 * MAX(0.,1._wp - 4.*fr_i(ji,jj) )  * wmask(ji,jj,jk)
415!!gm                  &                             * MAX(0.,1._wp - 4.*fr_i(ji,jj) )  * wmask(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,1)
[1239]416            END DO
[1492]417         END DO
[2528]418      ELSEIF( nn_etau == 3 ) THEN       !* penetration belox the mixed layer (HF variability)
[1705]419         DO jk = 2, jpkm1
420            DO jj = 2, jpjm1
421               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
422                  ztx2 = utau(ji-1,jj  ) + utau(ji,jj)
423                  zty2 = vtau(ji  ,jj-1) + vtau(ji,jj)
[4990]424                  ztau = 0.5_wp * SQRT( ztx2 * ztx2 + zty2 * zty2 ) * tmask(ji,jj,1)    ! module of the mean stress
[2528]425                  zdif = taum(ji,jj) - ztau                            ! mean of modulus - modulus of the mean
426                  zdif = rhftau_scl * MAX( 0._wp, zdif + rhftau_add )  ! apply some modifications...
[9019]427                  en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + zbbrau * zdif * EXP( -pdepw(ji,jj,jk) / htau(ji,jj) )   &
[9190]428                     &                        * MAX(0.,1._wp - 4.*fr_i(ji,jj) ) * wmask(ji,jj,jk)
429!!gm                     &                    * MAX(0.,1._wp - 4.*fr_i(ji,jj) ) * wmask(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,1)
[1705]430               END DO
431            END DO
432         END DO
[1239]433      ENDIF
[1492]434      !
[1239]435   END SUBROUTINE tke_tke
436
[1492]437
[9019]438   SUBROUTINE tke_avn( pdepw, p_e3t, p_e3w, p_avm, p_avt )
[1239]439      !!----------------------------------------------------------------------
[1492]440      !!                   ***  ROUTINE tke_avn  ***
[1239]441      !!
[1492]442      !! ** Purpose :   Compute the vertical eddy viscosity and diffusivity
443      !!
444      !! ** Method  :   At this stage, en, the now TKE, is known (computed in
445      !!              the tke_tke routine). First, the now mixing lenth is
446      !!      computed from en and the strafification (N^2), then the mixings
447      !!      coefficients are computed.
448      !!              - Mixing length : a first evaluation of the mixing lengh
449      !!      scales is:
450      !!                      mxl = sqrt(2*en) / N 
451      !!      where N is the brunt-vaisala frequency, with a minimum value set
[2528]452      !!      to rmxl_min (rn_mxl0) in the interior (surface) ocean.
[1492]453      !!        The mixing and dissipative length scale are bound as follow :
454      !!         nn_mxl=0 : mxl bounded by the distance to surface and bottom.
455      !!                        zmxld = zmxlm = mxl
456      !!         nn_mxl=1 : mxl bounded by the e3w and zmxld = zmxlm = mxl
457      !!         nn_mxl=2 : mxl bounded such that the vertical derivative of mxl is
458      !!                    less than 1 (|d/dz(mxl)|<1) and zmxld = zmxlm = mxl
459      !!         nn_mxl=3 : mxl is bounded from the surface to the bottom usings
460      !!                    |d/dz(xml)|<1 to obtain lup, and from the bottom to
461      !!                    the surface to obtain ldown. the resulting length
462      !!                    scales are:
463      !!                        zmxld = sqrt( lup * ldown )
464      !!                        zmxlm = min ( lup , ldown )
465      !!              - Vertical eddy viscosity and diffusivity:
466      !!                      avm = max( avtb, rn_ediff * zmxlm * en^1/2 )
467      !!                      avt = max( avmb, pdlr * avm ) 
468      !!      with pdlr=1 if nn_pdl=0, pdlr=1/pdl=F(Ri) otherwise.
469      !!
[9019]470      !! ** Action  : - avt, avm : now vertical eddy diffusivity and viscosity (w-point)
[1239]471      !!----------------------------------------------------------------------
[9019]472      USE zdf_oce , ONLY : en, avtb, avmb, avtb_2d   ! ocean vertical physics
473      !!
474      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   pdepw          ! depth (w-points)
475      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   p_e3t, p_e3w   ! level thickness (t- & w-points)
476      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(  out) ::   p_avm, p_avt   ! vertical eddy viscosity & diffusivity (w-points)
477      !
[2715]478      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
[9019]479      REAL(wp) ::   zrn2, zraug, zcoef, zav   ! local scalars
480      REAL(wp) ::   zdku,   zdkv, zsqen       !   -      -
481      REAL(wp) ::   zemxl, zemlm, zemlp       !   -      -
482      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zmxlm, zmxld   ! 3D workspace
[1239]483      !!--------------------------------------------------------------------
[3294]484      !
[1492]485      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
486      !                     !  Mixing length
487      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
488      !
489      !                     !* Buoyancy length scale: l=sqrt(2*e/n**2)
490      !
[5120]491      ! initialisation of interior minimum value (avoid a 2d loop with mikt)
[7753]492      zmxlm(:,:,:)  = rmxl_min   
493      zmxld(:,:,:)  = rmxl_min
[5120]494      !
[2528]495      IF( ln_mxl0 ) THEN            ! surface mixing length = F(stress) : l=vkarmn*2.e5*taum/(rau0*g)
[9019]496         zraug = vkarmn * 2.e5_wp / ( rau0 * grav )
[4990]497         DO jj = 2, jpjm1
498            DO ji = fs_2, fs_jpim1
[5120]499               zmxlm(ji,jj,1) = MAX( rn_mxl0, zraug * taum(ji,jj) * tmask(ji,jj,1) )
[4990]500            END DO
501         END DO
502      ELSE
[7753]503         zmxlm(:,:,1) = rn_mxl0
[1239]504      ENDIF
505      !
[5120]506      DO jk = 2, jpkm1              ! interior value : l=sqrt(2*e/n^2)
507         DO jj = 2, jpjm1
508            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[1239]509               zrn2 = MAX( rn2(ji,jj,jk), rsmall )
[5836]510               zmxlm(ji,jj,jk) = MAX(  rmxl_min,  SQRT( 2._wp * en(ji,jj,jk) / zrn2 )  )
[1239]511            END DO
512         END DO
513      END DO
[1492]514      !
515      !                     !* Physical limits for the mixing length
516      !
[7753]517      zmxld(:,:, 1 ) = zmxlm(:,:,1)   ! surface set to the minimum value
518      zmxld(:,:,jpk) = rmxl_min       ! last level  set to the minimum value
[1492]519      !
[1239]520      SELECT CASE ( nn_mxl )
521      !
[5836]522 !!gm Not sure of that coding for ISF....
[9019]523      ! where wmask = 0 set zmxlm == p_e3w
[1239]524      CASE ( 0 )           ! bounded by the distance to surface and bottom
[5120]525         DO jk = 2, jpkm1
526            DO jj = 2, jpjm1
527               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[9019]528                  zemxl = MIN( pdepw(ji,jj,jk) - pdepw(ji,jj,mikt(ji,jj)), zmxlm(ji,jj,jk),   &
529                  &            pdepw(ji,jj,mbkt(ji,jj)+1) - pdepw(ji,jj,jk) )
[5120]530                  ! wmask prevent zmxlm = 0 if jk = mikt(ji,jj)
[9019]531                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemxl * wmask(ji,jj,jk) + MIN( zmxlm(ji,jj,jk) , p_e3w(ji,jj,jk) ) * (1 - wmask(ji,jj,jk))
532                  zmxld(ji,jj,jk) = zemxl * wmask(ji,jj,jk) + MIN( zmxlm(ji,jj,jk) , p_e3w(ji,jj,jk) ) * (1 - wmask(ji,jj,jk))
[1239]533               END DO
534            END DO
535         END DO
536         !
537      CASE ( 1 )           ! bounded by the vertical scale factor
[5120]538         DO jk = 2, jpkm1
539            DO jj = 2, jpjm1
540               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[9019]541                  zemxl = MIN( p_e3w(ji,jj,jk), zmxlm(ji,jj,jk) )
[1239]542                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemxl
543                  zmxld(ji,jj,jk) = zemxl
544               END DO
545            END DO
546         END DO
547         !
548      CASE ( 2 )           ! |dk[xml]| bounded by e3t :
[5120]549         DO jk = 2, jpkm1         ! from the surface to the bottom :
550            DO jj = 2, jpjm1
551               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[9019]552                  zmxlm(ji,jj,jk) = MIN( zmxlm(ji,jj,jk-1) + p_e3t(ji,jj,jk-1), zmxlm(ji,jj,jk) )
[1239]553               END DO
[5120]554            END DO
555         END DO
556         DO jk = jpkm1, 2, -1     ! from the bottom to the surface :
557            DO jj = 2, jpjm1
558               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[9019]559                  zemxl = MIN( zmxlm(ji,jj,jk+1) + p_e3t(ji,jj,jk+1), zmxlm(ji,jj,jk) )
[1239]560                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemxl
561                  zmxld(ji,jj,jk) = zemxl
562               END DO
563            END DO
564         END DO
565         !
566      CASE ( 3 )           ! lup and ldown, |dk[xml]| bounded by e3t :
[5120]567         DO jk = 2, jpkm1         ! from the surface to the bottom : lup
568            DO jj = 2, jpjm1
569               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[9019]570                  zmxld(ji,jj,jk) = MIN( zmxld(ji,jj,jk-1) + p_e3t(ji,jj,jk-1), zmxlm(ji,jj,jk) )
[1239]571               END DO
[5120]572            END DO
573         END DO
574         DO jk = jpkm1, 2, -1     ! from the bottom to the surface : ldown
575            DO jj = 2, jpjm1
576               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[9019]577                  zmxlm(ji,jj,jk) = MIN( zmxlm(ji,jj,jk+1) + p_e3t(ji,jj,jk+1), zmxlm(ji,jj,jk) )
[1239]578               END DO
579            END DO
580         END DO
581         DO jk = 2, jpkm1
582            DO jj = 2, jpjm1
583               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
584                  zemlm = MIN ( zmxld(ji,jj,jk),  zmxlm(ji,jj,jk) )
585                  zemlp = SQRT( zmxld(ji,jj,jk) * zmxlm(ji,jj,jk) )
586                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemlm
587                  zmxld(ji,jj,jk) = zemlp
588               END DO
589            END DO
590         END DO
591         !
592      END SELECT
[1492]593      !
594      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[9019]595      !                     !  Vertical eddy viscosity and diffusivity  (avm and avt)
[1492]596      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
597      DO jk = 1, jpkm1            !* vertical eddy viscosity & diffivity at w-points
[1239]598         DO jj = 2, jpjm1
599            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
600               zsqen = SQRT( en(ji,jj,jk) )
601               zav   = rn_ediff * zmxlm(ji,jj,jk) * zsqen
[9019]602               p_avm(ji,jj,jk) = MAX( zav,                  avmb(jk) ) * wmask(ji,jj,jk)
603               p_avt(ji,jj,jk) = MAX( zav, avtb_2d(ji,jj) * avtb(jk) ) * wmask(ji,jj,jk)
[1239]604               dissl(ji,jj,jk) = zsqen / zmxld(ji,jj,jk)
605            END DO
606         END DO
607      END DO
[1492]608      !
609      !
610      IF( nn_pdl == 1 ) THEN      !* Prandtl number case: update avt
[5120]611         DO jk = 2, jpkm1
612            DO jj = 2, jpjm1
613               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[9019]614                  p_avt(ji,jj,jk)   = MAX( apdlr(ji,jj,jk) * p_avt(ji,jj,jk), avtb_2d(ji,jj) * avtb(jk) ) * tmask(ji,jj,jk)
[1239]615              END DO
616            END DO
617         END DO
618      ENDIF
[9019]619      !
[1239]620      IF(ln_ctl) THEN
[9440]621         CALL prt_ctl( tab3d_1=en   , clinfo1=' tke  - e: ', tab3d_2=p_avt, clinfo2=' t: ', kdim=jpk)
622         CALL prt_ctl( tab3d_1=p_avm, clinfo1=' tke  - m: ', kdim=jpk )
[1239]623      ENDIF
624      !
[1492]625   END SUBROUTINE tke_avn
[1239]626
[1492]627
[2528]628   SUBROUTINE zdf_tke_init
[1239]629      !!----------------------------------------------------------------------
[2528]630      !!                  ***  ROUTINE zdf_tke_init  ***
[1239]631      !!                     
632      !! ** Purpose :   Initialization of the vertical eddy diffivity and
[1492]633      !!              viscosity when using a tke turbulent closure scheme
[1239]634      !!
[1601]635      !! ** Method  :   Read the namzdf_tke namelist and check the parameters
[1492]636      !!              called at the first timestep (nit000)
[1239]637      !!
[1601]638      !! ** input   :   Namlist namzdf_tke
[1239]639      !!
640      !! ** Action  :   Increase by 1 the nstop flag is setting problem encounter
641      !!----------------------------------------------------------------------
[9019]642      USE zdf_oce , ONLY : ln_zdfiwm   ! Internal Wave Mixing flag
643      !!
[1239]644      INTEGER ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
[4147]645      INTEGER ::   ios
[1239]646      !!
[9019]647      NAMELIST/namzdf_tke/ rn_ediff, rn_ediss , rn_ebb , rn_emin  ,          &
648         &                 rn_emin0, rn_bshear, nn_mxl , ln_mxl0  ,          &
649         &                 rn_mxl0 , nn_pdl   , ln_drg , ln_lc    , rn_lc,   &
[2528]650         &                 nn_etau , nn_htau  , rn_efr   
[1239]651      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]652      !
[4147]653      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namzdf_tke in reference namelist : Turbulent Kinetic Energy
654      READ  ( numnam_ref, namzdf_tke, IOSTAT = ios, ERR = 901)
655901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_tke in reference namelist', lwp )
656
657      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namzdf_tke in configuration namelist : Turbulent Kinetic Energy
658      READ  ( numnam_cfg, namzdf_tke, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
[9104]659902   IF( ios >  0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_tke in configuration namelist', lwp )
[4624]660      IF(lwm) WRITE ( numond, namzdf_tke )
[2715]661      !
[2528]662      ri_cri   = 2._wp    / ( 2._wp + rn_ediss / rn_ediff )   ! resulting critical Richardson number
[2715]663      !
[1492]664      IF(lwp) THEN                    !* Control print
[1239]665         WRITE(numout,*)
[2528]666         WRITE(numout,*) 'zdf_tke_init : tke turbulent closure scheme - initialisation'
667         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
[1601]668         WRITE(numout,*) '   Namelist namzdf_tke : set tke mixing parameters'
[1705]669         WRITE(numout,*) '      coef. to compute avt                        rn_ediff  = ', rn_ediff
670         WRITE(numout,*) '      Kolmogoroff dissipation coef.               rn_ediss  = ', rn_ediss
671         WRITE(numout,*) '      tke surface input coef.                     rn_ebb    = ', rn_ebb
672         WRITE(numout,*) '      minimum value of tke                        rn_emin   = ', rn_emin
673         WRITE(numout,*) '      surface minimum value of tke                rn_emin0  = ', rn_emin0
[9019]674         WRITE(numout,*) '      prandl number flag                          nn_pdl    = ', nn_pdl
[1705]675         WRITE(numout,*) '      background shear (>0)                       rn_bshear = ', rn_bshear
676         WRITE(numout,*) '      mixing length type                          nn_mxl    = ', nn_mxl
[9019]677         WRITE(numout,*) '         surface mixing length = F(stress) or not    ln_mxl0   = ', ln_mxl0
678         WRITE(numout,*) '         surface  mixing length minimum value        rn_mxl0   = ', rn_mxl0
679         WRITE(numout,*) '      top/bottom friction forcing flag            ln_drg    = ', ln_drg
680         WRITE(numout,*) '      Langmuir cells parametrization              ln_lc     = ', ln_lc
681         WRITE(numout,*) '         coef to compute vertical velocity of LC     rn_lc  = ', rn_lc
[1705]682         WRITE(numout,*) '      test param. to add tke induced by wind      nn_etau   = ', nn_etau
[9019]683         WRITE(numout,*) '          type of tke penetration profile            nn_htau   = ', nn_htau
684         WRITE(numout,*) '          fraction of TKE that penetrates            rn_efr    = ', rn_efr
685         IF( ln_drg ) THEN
[9169]686            WRITE(numout,*)
[9019]687            WRITE(numout,*) '   Namelist namdrg_top/_bot:   used values:'
688            WRITE(numout,*) '      top    ocean cavity roughness (m)          rn_z0(_top)= ', r_z0_top
689            WRITE(numout,*) '      Bottom seafloor     roughness (m)          rn_z0(_bot)= ', r_z0_bot
690         ENDIF
691         WRITE(numout,*)
[9190]692         WRITE(numout,*) '   ==>>>   critical Richardson nb with your parameters  ri_cri = ', ri_cri
[9019]693         WRITE(numout,*)
[1239]694      ENDIF
[2715]695      !
[9019]696      IF( ln_zdfiwm ) THEN          ! Internal wave-driven mixing
697         rn_emin  = 1.e-10_wp             ! specific values of rn_emin & rmxl_min are used
698         rmxl_min = 1.e-03_wp             ! associated avt minimum = molecular salt diffusivity (10^-9 m2/s)
[9190]699         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   Internal wave-driven mixing case:   force   rn_emin = 1.e-10 and rmxl_min = 1.e-3'
[9019]700      ELSE                          ! standard case : associated avt minimum = molecular viscosity (10^-6 m2/s)
701         rmxl_min = 1.e-6_wp / ( rn_ediff * SQRT( rn_emin ) )    ! resulting minimum length to recover molecular viscosity
[9190]702         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   minimum mixing length with your parameters rmxl_min = ', rmxl_min
[9019]703      ENDIF
704      !
[2715]705      !                              ! allocate tke arrays
706      IF( zdf_tke_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_tke_init : unable to allocate arrays' )
707      !
[1492]708      !                               !* Check of some namelist values
[4990]709      IF( nn_mxl  < 0   .OR.  nn_mxl  > 3 )   CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_mxl is  0, 1 or 2 ' )
710      IF( nn_pdl  < 0   .OR.  nn_pdl  > 1 )   CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_pdl is  0 or 1    ' )
711      IF( nn_htau < 0   .OR.  nn_htau > 1 )   CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_htau is 0, 1 or 2 ' )
[5407]712      IF( nn_etau == 3 .AND. .NOT. ln_cpl )   CALL ctl_stop( 'nn_etau == 3 : HF taum only known in coupled mode' )
[9019]713      !
[2528]714      IF( ln_mxl0 ) THEN
[9169]715         IF(lwp) WRITE(numout,*)
[9190]716         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   use a surface mixing length = F(stress) :   set rn_mxl0 = rmxl_min'
[2528]717         rn_mxl0 = rmxl_min
718      ENDIF
719     
[1492]720      IF( nn_etau == 2  )   CALL zdf_mxl( nit000 )      ! Initialization of nmln
[1239]721
[1492]722      !                               !* depth of penetration of surface tke
723      IF( nn_etau /= 0 ) THEN     
[1601]724         SELECT CASE( nn_htau )             ! Choice of the depth of penetration
[2528]725         CASE( 0 )                                 ! constant depth penetration (here 10 meters)
[7753]726            htau(:,:) = 10._wp
[2528]727         CASE( 1 )                                 ! F(latitude) : 0.5m to 30m poleward of 40 degrees
[7753]728            htau(:,:) = MAX(  0.5_wp, MIN( 30._wp, 45._wp* ABS( SIN( rpi/180._wp * gphit(:,:) ) ) )   )           
[1492]729         END SELECT
730      ENDIF
[9019]731      !                                !* read or initialize all required files
732      CALL tke_rst( nit000, 'READ' )      ! (en, avt_k, avm_k, dissl)
[1239]733      !
[9367]734      IF( lwxios ) THEN
735         CALL iom_set_rstw_var_active('en')
736         CALL iom_set_rstw_var_active('avt_k')
737         CALL iom_set_rstw_var_active('avm_k')
738         CALL iom_set_rstw_var_active('dissl')
739      ENDIF
[2528]740   END SUBROUTINE zdf_tke_init
[1239]741
742
[1531]743   SUBROUTINE tke_rst( kt, cdrw )
[9019]744      !!---------------------------------------------------------------------
745      !!                   ***  ROUTINE tke_rst  ***
746      !!                     
747      !! ** Purpose :   Read or write TKE file (en) in restart file
748      !!
749      !! ** Method  :   use of IOM library
750      !!                if the restart does not contain TKE, en is either
751      !!                set to rn_emin or recomputed
752      !!----------------------------------------------------------------------
753      USE zdf_oce , ONLY : en, avt_k, avm_k   ! ocean vertical physics
754      !!
755      INTEGER         , INTENT(in) ::   kt     ! ocean time-step
756      CHARACTER(len=*), INTENT(in) ::   cdrw   ! "READ"/"WRITE" flag
757      !
758      INTEGER ::   jit, jk              ! dummy loop indices
759      INTEGER ::   id1, id2, id3, id4   ! local integers
760      !!----------------------------------------------------------------------
761      !
762      IF( TRIM(cdrw) == 'READ' ) THEN        ! Read/initialise
763         !                                   ! ---------------
764         IF( ln_rstart ) THEN                   !* Read the restart file
765            id1 = iom_varid( numror, 'en'   , ldstop = .FALSE. )
766            id2 = iom_varid( numror, 'avt_k', ldstop = .FALSE. )
767            id3 = iom_varid( numror, 'avm_k', ldstop = .FALSE. )
768            id4 = iom_varid( numror, 'dissl', ldstop = .FALSE. )
769            !
770            IF( MIN( id1, id2, id3, id4 ) > 0 ) THEN      ! fields exist
[9367]771               CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'en'   , en   , ldxios = lrxios )
772               CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'avt_k', avt_k, ldxios = lrxios )
773               CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'avm_k', avm_k, ldxios = lrxios )
774               CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'dissl', dissl, ldxios = lrxios )
[9019]775            ELSE                                          ! start TKE from rest
[9169]776               IF(lwp) WRITE(numout,*)
[9190]777               IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   previous run without TKE scheme, set en to background values'
[9019]778               en   (:,:,:) = rn_emin * wmask(:,:,:)
779               dissl(:,:,:) = 1.e-12_wp
780               ! avt_k, avm_k already set to the background value in zdf_phy_init
781            ENDIF
782         ELSE                                   !* Start from rest
[9169]783            IF(lwp) WRITE(numout,*)
[9190]784            IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   start from rest: set en to the background value'
[9019]785            en   (:,:,:) = rn_emin * wmask(:,:,:)
786            dissl(:,:,:) = 1.e-12_wp
787            ! avt_k, avm_k already set to the background value in zdf_phy_init
788         ENDIF
789         !
790      ELSEIF( TRIM(cdrw) == 'WRITE' ) THEN   ! Create restart file
791         !                                   ! -------------------
[9169]792         IF(lwp) WRITE(numout,*) '---- tke_rst ----'
[9367]793         IF( lwxios ) CALL iom_swap(      cwxios_context          ) 
794         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'en'   , en   , ldxios = lwxios )
795         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avt_k', avt_k, ldxios = lwxios )
796         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avm_k', avm_k, ldxios = lwxios )
797         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'dissl', dissl, ldxios = lwxios )
798         IF( lwxios ) CALL iom_swap(      cxios_context          )
[9019]799         !
800      ENDIF
801      !
[1531]802   END SUBROUTINE tke_rst
[1239]803
804   !!======================================================================
[1531]805END MODULE zdftke
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.